开普勒望远镜发现“超级地球”,温暖有液态水,适合人类居住吗?

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地球是独一无二,不可替代的吗?

天文学家安杰洛斯·齐亚拉斯,曾在新闻发布会上说:

“这是我们目前在太阳系外发现的唯一一颗含有水的行星,也使得这颗行星成为了我们现在所知道的,最适合宜居的行星之一。”

这颗行星是谁?它可以取代地球,成为另一个适合人类生存的星球吗?

早在2015年的时候,美国宇航局曾利用开普勒太空望远镜,发现了一颗太阳系外行星,这颗距离地球124光年之外的行星,在被发现后,就立刻引起了全世界科学家们的关注和热情。

开普勒的发现

这颗系外行星便是K2-18b它围绕着红矮星K2-18运行,K2-18b的轨道运行周期为33天,所以在K2-18b上的一年相当于在地球上的一个月

通过开普勒太空望远镜的观测, K2-18b的大小约是地球的两倍,其质量却是地球的八倍,属于一颗超级类地行星,也称“超级地球”

K2-18b行星

这也意味着K2-18要么是类似海王星那样的“冰巨星”,要么就是一个富含氢的岩石世界。

但关于此次K2-18b的发现,最令人兴奋的还是,研究人员在它的大气层中检测到了水蒸气的存在

说明在K2-18b行星上,或许有珍贵的液态水的存在,一旦确定有水的存在,就能证明这颗星球上很可能存在外星生命

在过去的20年里,科学家们也曾发现了数千颗围绕恒星运行的系外行星,比如在WASP-12b行星,WASP-17b行星,XO-1b等非宜居带系外行星的大气层中,也曾检测了水的存在。

但这一次的K2-18b行星,却是第一颗被检测到大气层有水的宜居带系外行星。

K2-18b的液态水

此次,为验证K2-18b液态水现象的准确性,来自英国伦敦大学学院空间外化学数据中心的天文学家们,利用哈勃太空望远镜,对K2-18b进行了观测。

通过哈勃望远镜的宽视场相机3,能帮助我们观测可见光波长以及紫外线和近红外线,寻找K2-18b大气层的特征和组成。

这项研究听起来很简单,其实非常困难,就像试图从一万个人中,去寻找识别一个人一样。

哈勃太空望远镜

但最终经过近一年的观测和数据分析后,天文学家,安杰洛斯·齐亚拉斯很自信的对外宣布,K2-18b的大气中,的确含有大量水蒸气。

K2-18 b的大气由0.01%—12.5%的水蒸气组成最高能达20%—50%的水蒸气。在较高浓度水平的水蒸气影响下,这些水蒸气甚至能形成云层。

但是0.01%—50%这个数据波动范围有点大,说明在最差的情况下,K2-18b存在的水含量可能非常低。

K2-18b行星的液态水含量

其余绝大多数都被氢气,氮气,氦气等气体所占据,它的表面可能依旧是一片裸露的贫瘠世界。

当然,最好的情况就是50%都是水,那么K2-18b就有可能存在广袤的湖泊,或者海洋。

但也有科学家认为,在K2-18b的大气层中发现水,并不意味着这颗行星就一定存在生命。

在我们的普遍认知中,水的确是生命存在的一个必要条件,但生命的诞生受到物理环境等多方面复杂因素的影响,所以即便有水,也并不意味着就一定有生命

K2-18b的温度

那K2-18 b是否适合人类生存呢?除了有液态水存在以外,温度也是一个重要因素。

据粗略估计,K2-18b的有效温度在零下73℃至46℃之间。如果K2-18b的反射率,与地球差不多,那么它表面的平衡温度将与地球大致相同。

需注意的是,K2-18b自身不会产生热量,所以它的温度,基本都会来源于它所围绕的那颗中心天体——恒星红矮星

恒星红矮星

也可以说它的温度,其实是来源于辐射,根据普朗克黑体辐射定律,我们只要计算出恒星的辐射强度,以及行星到恒星之间的距离,就能计算出行星的温度。

计算辐射强度时,可根据行星表面的反射率,来计算行星反射时的辐射强度,再根据行星的吸收反射率,计算吸收后又重新反射的辐射强度。

然后将两部分的数据加起来,就能得到总的辐射强度,再由普朗克黑体辐射定律公式,推算出行星的温度。

普朗克黑体辐射定律

但红矮星产生的热量很有限,远远低于太阳的热量,所以K2-18b通过红矮星接收到的温度,只能将自身表面温度升高到约10℃左右。

在具备了水和温度的条件,也处于宜居带内,那K2-18b就一定适合人类生存吗?其实不然。

目前人们对K2-18b行星的大气层,内部结构和潜在宜居条件,还存在很多的未知和不确定性。

比如K2-18b所围绕的红矮星其表面温度低,发出的光线也比太阳弱很多,如果不借助天文望远镜,我们几乎看不到任何一颗红矮星

所以K2-18b要获得足够多的热量,必须要很靠近红矮星才行。但是距离红矮星太近,并不是什么好事。

红矮星比太阳都更活跃,更暴躁,时不时会爆发强烈的太阳耀斑,紫外线,并抛射高能粒子等等。

强烈的辐射对K2-18b的影响很大,甚至直接扼杀所有有机会存在的生命

K2-1b既然选了红矮星这样暴躁的主,其受到的辐射要比地球更多,行星表面的环境也可能比地球更严峻。

另外,K2-18b大气中所包含的氮、甲烷等在内的其他分子在大气中所占比例有多少,目前我们还无法准确检测到。

即便K2-18b是温暖且有液态水的超级地球,但也绝不是适合我们的第二个地球

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页面更新:2024-02-27

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